整体式驱动桥壳机械热胀成形技术研究

发布时间：2024-11-03 00:09

　　驱动桥壳体作为车辆主减速器、差速器、半轴、驱动轮等传动装置以及钢板弹簧等承载装置的安装载体,是汽车驱动总成的关键零件。驱动桥壳体既是承载零件,又是传动零件,在车辆行驶过程中既要承受传动系统的制动力矩及反力作用,又要承受通过钢板弹簧座传递过来车辆载重导致的车架和路面之间的垂直力,纵向力和横向力作用,且上述载荷都为复杂交变重载作用,因此要求驱动桥壳体零件具有高的机械性能和疲劳性能。驱动桥壳体结构复杂,特别是安装主减速器的琵琶孔结构存在,使其较难成形加工。传统驱动桥壳体多采用整体铸造工艺和冲焊工艺,前者自重大,材料抗拉和抗冲击强度差,并且在生产过程中易出现气孔和裂纹等铸造缺陷,因此应用受限;冲焊桥壳因其重量轻、力学性能好、材料利用率高等优点,在驱动桥生产中获得了大量应用。但由于焊接热影响区存在,冲焊桥壳体上的众多焊缝在使用中往往成为疲劳裂纹的来源,从而影响冲焊桥壳的使用寿命。目前关于驱动桥壳体成形的研究多集中于钢质材料整体塑性成形,既利用材料塑性变形的良好力学性能、成形性能,又可避免焊接热影响区带来的疲劳寿命降低,内高压成形、固体颗粒胀形、机械胀形等驱动桥壳成形新工艺应运而生;其中机械胀形驱动...

【文章页数】：117 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 传统汽车驱动桥壳成形工艺
        1.2.1 驱动桥桥壳结构
        1.2.2 铸造成形工艺
        1.2.3 冲焊桥壳工艺
    1.3 汽车驱动桥壳成形新工艺
        1.3.1 液压胀形工艺
        1.3.2 固体颗粒介质热胀成形工艺
        1.3.3 机械热胀成形工艺
    1.4 桥壳胀形工艺国内外研究现状及存在的问题
        1.4.1 桥壳液压胀形
        1.4.2 桥壳固体颗粒介质热胀成形
        1.4.3 桥壳机械胀形
    1.5 选题依据及主要研究内容
第2章 管材胀形原理与机械胀形工艺方案确定
    2.1 管材胀形原理及分类
    2.2 管材胀形力学分析
    2.3 桥壳机械胀形工艺方案设计
        2.3.1 整体桥壳结构尺寸
        2.3.2 机械胀形工艺方案分析
        2.3.3 桥壳琵琶孔成形工序确定
        2.3.4 机械胀形工艺难点
    2.4 本章小结
第3章 材料力学性能试验及关键模具设计
    3.1 桥壳材料选择
    3.2 拉伸性能试验
        3.2.1 拉伸试验准备
        3.2.2 拉伸试验过程
        3.2.3 试验结果及分析
    3.3 预制孔形状尺寸设计
    3.4 模具及核心部件设计
        3.4.1 楔形冲头设计
        3.4.2 径向扩张成形模具设计
        3.4.3 整形芯模设计
        3.4.4 凹模与挡板设计
    3.5 本章小结
第4章 等截面毛坯机械胀形数值模拟
    4.1 成形过程数值模拟及其重要性
        4.1.1 数值模拟必要性
        4.1.2 DEFORM软件平台选择
        4.1.3 有限元模拟方法选择
    4.2 模拟分析工艺参数设定
        4.2.1 毛坯简化
        4.2.2 工艺参数设定
    4.3 无芯预胀形模拟及结果分析
        4.3.1 预胀形几何模型
        4.3.2 管坯形状变化
        4.3.3 应力场分析
        4.3.4 速度场分析
        4.3.5 成形缺陷分析
    4.4 径向扩张成形模拟与结果分析
        4.4.1 几何模型与工艺参数
        4.4.2 管坯几何形状变化
        4.4.3 应力场变化
        4.4.4 速度场分析
        4.4.5 变形缺陷预测
    4.5 轴向整形模拟与结果分析
        4.5.1 整形要求与工艺模型
        4.5.2 管坯几何形状变化
        4.5.3 应力场分析
        4.5.4 速度场变化
        4.5.5 整形缺陷分析
    4.6 工艺参数对成形载荷与桥壳成形性的影响
        4.6.1 工艺参数设置
        4.6.2 胀形温度对径向扩张成形载荷及壁厚的影响
        4.6.3 芯模速率对径向扩张成形载荷和壁厚的影响
        4.6.4 摩擦对径向扩张成形载荷及壁厚的影响
    4.7 本章小结
第5章 整体式机械热胀形桥壳工艺试验研究
    5.1 模具设计及操作流程
        5.1.1 模具设计过程
        5.1.2 热胀成形工艺流程设计
    5.2 胀形试验过程及结果
        5.2.1 切割预制孔
        5.2.2 无芯预胀形
        5.2.3 径向扩张成形
        5.2.4 轴向整形
        5.2.5 成形件缺陷
    5.3 台架试验
        5.3.1 驱动桥桥壳台架试验方法以及标准
        5.3.2 试验结果分析
    5.4 本章小结
第6章 管坯形状尺寸设计与优化
    6.1 各工序中预制孔变形特点
    6.2 等厚等截面管坯整体尺寸设计
        6.2.1 预制孔设计要求
        6.2.2 管坯整体尺寸设计与择优
    6.3 异形管坯管坯分析与设计
        6.3.1 增厚管坯胀形模拟与试验检测
        6.3.2 变截面管坯胀形模拟分析
        6.3.3 不同管坯胀形结果对比
    6.4 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 主要研究成果
    7.2 主要创新点
    7.3 研究工作展望
参考文献
作者简介及硕士间所取得的科研成果
致谢



本文编号：4010371